螺旋縫埋弧焊鋼管自動(dòng)化生產(chǎn)工藝探究

遼陽(yáng)石油鋼管制造有限公司 遼寧 遼陽(yáng) 111003

1 引言

螺旋縫埋弧焊鋼管在管道運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)階段加強(qiáng)對(duì)于螺旋縫埋弧焊鋼管智能制造發(fā)展的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,能夠更加全面的了解該技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及面臨的困難,也為后期更好地升級(jí)技術(shù)提供參考。

2 螺旋縫埋弧焊管生產(chǎn)線技術(shù)進(jìn)步情況

2.1 前擺式與后擺式一步法生產(chǎn)工藝設(shè)備比較分析 前擺式機(jī)組最大的特點(diǎn)就是依靠前橋擺動(dòng)調(diào)整焊弧的成型角,利用后橋進(jìn)行微調(diào),在加工成型之前將開卷機(jī)、遞送機(jī)、對(duì)焊機(jī)、導(dǎo)板和銑邊機(jī)等設(shè)備都安裝在前橋上,前橋可以根據(jù)焊接擺動(dòng)。這種焊接方便在加工完成后進(jìn)行換道作業(yè)。但是機(jī)組缺少活套裝置,而且對(duì)于焊接中出現(xiàn)的“月牙彎”問(wèn)題也沒(méi)有有效的糾正手段。與前擺式機(jī)組不同的是,我廠采用的后擺式機(jī)組能夠通過(guò)后橋的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)整焊接的成型角,而且是采用遞送邊的方式進(jìn)行定位,因此在實(shí)際生產(chǎn)中可以連續(xù)生產(chǎn),不需要中斷對(duì)接。

2.2 生產(chǎn)線裝備發(fā)展分析 近年來(lái)國(guó)內(nèi)螺旋縫埋弧焊管的生產(chǎn)加工設(shè)備的研究不斷深入,在智能自動(dòng)化、加工設(shè)備數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)等方面都取得了諸多先進(jìn)的創(chuàng)新成果,下面介紹幾種典型先進(jìn)技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)：

2.2.1 成型焊接遠(yuǎn)程集中控制 傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下,成型加工、內(nèi)外焊接是螺旋縫埋弧焊管生產(chǎn)加工的主要加工工序,生產(chǎn)過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差,存在粉塵和噪音污染。生產(chǎn)過(guò)程中的信息數(shù)據(jù)不能及時(shí)的傳遞,導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)管理混亂,監(jiān)控不到位,容易導(dǎo)致安全質(zhì)量問(wèn)題。而成型焊接集中控制系統(tǒng)能夠集中對(duì)銑邊、成型、焊接和切管運(yùn)管等多個(gè)關(guān)鍵的工序的管理,這些分散的崗位可以由系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行管理,而且系統(tǒng)運(yùn)行的精度高、響應(yīng)快,有效解決了信息傳遞滯后的問(wèn)題,能夠快速完成加工操作,而且能夠?qū)崟r(shí)記錄各項(xiàng)加工數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)。能夠提升生產(chǎn)效率、生產(chǎn)質(zhì)量,降低人工成本,避免員工遭受危害,保障安全。

2.2.2 銑邊坡口檢測(cè)(自動(dòng)調(diào)節(jié))系統(tǒng) 傳統(tǒng)銑邊需要人為觀察、操作和控制。自動(dòng)系統(tǒng)銑邊作業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)坡口加工、坡口檢測(cè)、坡口自動(dòng)調(diào)節(jié)功能的銑邊。采用激光測(cè)量設(shè)備對(duì)坡口進(jìn)行測(cè)量,床頭箱為前浮式機(jī)構(gòu),具有良好的浮動(dòng)跟蹤性能,采用仿形系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)坡口檢測(cè)以及自動(dòng)調(diào)節(jié)功能,仿形系統(tǒng)加裝絕對(duì)值編碼器以達(dá)到精確控制上下坡口尺寸的要求。同時(shí)設(shè)計(jì)有人機(jī)交互界面,可同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或單獨(dú)手動(dòng)給定。

2.2.3 實(shí)時(shí)測(cè)量鋼管周長(zhǎng)系統(tǒng) 鋼管的周長(zhǎng)是反映鋼管實(shí)際加工質(zhì)量的一項(xiàng)重要參數(shù)。傳統(tǒng)模式下是由人工進(jìn)行測(cè)量,實(shí)際測(cè)量精度不高,容易出現(xiàn)鋼管批量質(zhì)量問(wèn)題。鋼管周長(zhǎng)實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)主要是利用位于成型器出口位置的激光測(cè)距傳感器倆實(shí)現(xiàn)對(duì)于鋼管位置的測(cè)量采集,然后利用系統(tǒng)內(nèi)部的程序精準(zhǔn)快速的計(jì)算出鋼管周長(zhǎng)的實(shí)際尺寸并直接顯示在屏幕上,這種測(cè)量方法速度快,精度高,而且有利于保障生產(chǎn)鋼管的統(tǒng)一質(zhì)量。

2.2.4 鋼管內(nèi)、外焊激光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng) 傳統(tǒng)模式下焊點(diǎn)跟蹤要依靠激光的分析來(lái)完成。而自動(dòng)跟蹤技術(shù)是通過(guò)監(jiān)測(cè)裝置來(lái)獲取焊接點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的實(shí)際距離,然后利用系統(tǒng)PLC程序分析確定焊接過(guò)程中焊點(diǎn)的移動(dòng)量,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于焊點(diǎn)的自動(dòng)化跟蹤。這種裝置具有更加簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)特征,而且能夠?qū)崿F(xiàn)更加穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài),更加高效精準(zhǔn)的完成跟蹤作業(yè),不會(huì)受到空間小的限制。

2.2.5 自動(dòng)外補(bǔ)焊 人工補(bǔ)焊需要員工使用焊槍進(jìn)行操作手工電弧焊補(bǔ)焊,環(huán)境惡劣,效率低下。我廠的自動(dòng)補(bǔ)焊裝置主要螺旋鋼管外表面的丁字焊縫和螺旋焊縫埋弧自動(dòng)補(bǔ)焊焊接。整機(jī)控制系統(tǒng)采用PLC電氣集中控制方式,并配有西門子觸摸屏用于輸入?yún)?shù)和顯示信息。采用單絲直流埋弧焊,焊接位置位于螺旋埋弧焊鋼管外表面的螺旋焊縫和丁字焊縫,丁字縫可能在鋼管長(zhǎng)度方向的任意位置。

2.2.6 自動(dòng)噴標(biāo)機(jī)器人 統(tǒng)模式下鋼管的信息噴印為人工利用噴槍、刻字版進(jìn)行噴標(biāo)。我廠的自動(dòng)噴標(biāo)機(jī)器人由噴標(biāo)系統(tǒng)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)組成,自動(dòng)噴標(biāo)設(shè)備具備聯(lián)網(wǎng)通訊功能,直接通過(guò)MES讀取噴印信息,單臺(tái)噴標(biāo)機(jī)器人在采集鋼管信息后可自動(dòng)對(duì)鋼管兩端內(nèi)外標(biāo)識(shí)噴印及生成二維碼。該系統(tǒng)能提高噴印質(zhì)量和自動(dòng)化水平。

2.2.7 自動(dòng)稱重測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng) 以往鋼管的長(zhǎng)度、重量數(shù)據(jù)采集,靠卷尺、地秤進(jìn)行手動(dòng)測(cè)量,測(cè)量誤差較大。目前分廠的測(cè)長(zhǎng)系統(tǒng)采用激光測(cè)距傳感器在鋼管兩端進(jìn)行非接觸測(cè)量,稱重、測(cè)長(zhǎng)通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)并處理,實(shí)現(xiàn)鋼管稱重、測(cè)長(zhǎng)數(shù)據(jù)與MES進(jìn)行數(shù)據(jù)交互存儲(chǔ)。

2.2.8 MES生產(chǎn)管理系統(tǒng) 通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng),將控制系統(tǒng)、大屏幕顯示終端、打印機(jī)等設(shè)備連接起來(lái),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)流程工序之間的信息傳遞,完善各個(gè)工序流程之間的配合,廢除手寫報(bào)表,實(shí)現(xiàn)報(bào)表下載功能,有助于數(shù)據(jù)的采集、分析、統(tǒng)計(jì)等。

3 螺旋縫埋弧焊鋼管實(shí)現(xiàn)全過(guò)程自動(dòng)化生產(chǎn)的難題分析

3.1 螺旋縫埋弧焊管主機(jī)全自動(dòng)化控制流程 螺旋縫埋弧焊管主機(jī)的全自動(dòng)化控制流程主要包括鋼卷運(yùn)送、開卷對(duì)頭準(zhǔn)備、銑邊和成型、切割平頭五個(gè)工藝。運(yùn)送環(huán)節(jié)需要完成對(duì)鋼卷的自動(dòng)化識(shí)別,可依靠二維碼技術(shù)來(lái)完成,但是目前仍然是采用人工編碼、人工指揮天車來(lái)完成。

3.2 攻克精整檢查線單機(jī)自動(dòng)化難題分析 目前精整線單機(jī)自動(dòng)化的難題主要集中在以下幾個(gè)工序中：水壓工序,在原有的水壓機(jī)工位上增加檢測(cè)傳感裝置能夠?qū)崿F(xiàn)水壓機(jī)的自動(dòng)上下管以及管道的自動(dòng)識(shí)別；焊縫修磨工序,主要技術(shù)難點(diǎn)在于如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)查找焊縫、修磨、質(zhì)量評(píng)判以及內(nèi)外焊縫同時(shí)修磨。倒棱工序,攻關(guān)難點(diǎn)在于判斷坡口尺寸,鈍邊尺寸,角度等來(lái)實(shí)現(xiàn)倒棱工藝自動(dòng)操作。X射線檢測(cè)工序,將人工參與的操作升級(jí)為智能預(yù)警系統(tǒng),避免在檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)漏檢錯(cuò)檢的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

未來(lái)隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能傳感等先進(jìn)技術(shù)將逐漸應(yīng)用到螺旋縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)的各個(gè)工序中,逐步實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的生產(chǎn)加工,產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益也會(huì)全面提升。